專利名稱：一種級配鉬粉結合熔滲制備MoCu梯度材料的方法
技術領域：
本發明屬于材料制備技術領域，涉及一種級配鉬粉結合熔滲制備MoCu梯度材料的方法。
背景技術：
目前，MoCu梯度復合材料的主要制備方法是機械合金化法和燒結熔滲法。由于機械合金化法易引入i^、0、c等雜質，對材料的性能產生了較大影響。液相燒結法難制得高致密材料，帶有較大的孔隙，使導熱系數及其他性能降低。不同粒徑鉬粉級配結合熔滲法可制備出高強高致密的鉬銅梯度復合材料，材料具有優良的物理力學性能。

發明內容
本發明的目的在于提供一種級配鉬粉結合熔滲制備MoCu梯度材料的方法，解決了現有方法制備的鉬銅梯度復合材料雜質含量高或致密度低的問題。本發明所采用的技術方案是，一種級配鉬粉結合熔滲制備MoCu梯度材料的方法， 該方法按以下步驟進行步驟1 原料的選取選取銅粉和鉬粉，所述銅粉為100 500目，純度不小于99. 9 %的電解銅粉，所述鉬粉由鉬粉A和鉬粉B組成，鉬粉A為粒徑為5 μ m,純度不小于99. 9%的鉬粉，鉬粉B為粒徑為15 μ m，純度不小于99. 9%的鉬粉；步驟2:混粉將步驟1中選取的鉬粉A與鉬粉B按所需比例級配，配好的鉬粉與銅粉按照質量百分比80% 20%的比例放入混料機中進行混粉；將步驟1中選取的鉬粉B與銅粉按照質量百分比60% 40%的比例放入混料機中進行混粉；2次混粉過程中在混料機中均按鉬粉與銅粉總質量的2 5%添加無水乙醇，均在混料機中混合4 8小時；步驟3 壓制依次將2份經步驟2混合均勻后的粉料按照Cu粉含量遞減的次序逐層鋪入模具中，進行單向模壓，壓強為200 500MPa，壓制時間為35 50秒；步驟4:燒結將步驟3壓制好的坯料與紫銅塊一同放入坩堝內，并置于氣氛燒結爐中，在氫氣保護下以不大于10°c /分鐘的升溫速度從室溫升到850°C 1000°C，并保溫35 50分鐘， 再以不大于20°C /分鐘的升溫速度將溫度升到1250°C 1400°C，并保溫1 4小時，即制成鉬銅梯度材料。本發明的特點還在于，步驟4中紫銅塊添加量為坯料質量的2倍。本發明的方法操作簡單，可制備得到顯微組織與性能呈梯度變化的鉬銅梯度材料，該材料組織與性能沿厚度方向呈梯度變化，結構致密可同時滿足與基板的封接和優良的導電、導熱性能。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。本發明提供了一種級配鉬粉結合熔滲制備MoCu梯度材料的方法，采用不同粒徑鉬粉級配結合熔滲法制備MoCu梯度復合材料，該方法按以下步驟進行步驟1:原料的選取選取銅粉和鉬粉，所述銅粉為100 500目，純度不小于99. 9 %的電解銅粉，所述由鉬粉A和鉬粉B組成，鉬粉A為粒徑為5 μ m,純度不小于99. 9 %的鉬粉，鉬粉B為粒徑為 15 μ m,純度不小于99. 9%的鉬粉，其中鉬粉與電解銅粉存放時間均不超過六個月；步驟2:混粉將步驟1中選取的鉬粉A與鉬粉B按所需比例級配，配好的鉬粉與銅粉按照質量百分比80% 20%與銅粉放入混料機中進行混粉；將步驟1中選取的鉬粉B與銅粉按照質量百分比60% 40%放入混料機中進行混粉；2次混粉過程中在混料機中均按鉬粉與銅粉總質量的2 5%添加無水乙醇，均在混料機中混合4 8小時；步驟3 壓制依次將2份經步驟2混合均勻后的粉料按照Cu粉含量遞減的次序逐層鋪入模具中，進行單向模壓，壓強為200 500MPa，壓制時間為35 50秒；步驟4 燒結將步驟3壓制好的坯料與紫銅塊一同放入坩堝內，紫銅塊添加量為坯料質量的2倍，并置于氣氛燒結爐中，在氫氣保護下以不大于10°C /分鐘的升溫速度從室溫升到850°C 1000°C，并保溫35 50分鐘，再以不大于20°C /分鐘的升溫速度將溫度升到 1250°C 1400°C，并保溫1 4小時，即制成鉬銅梯度材料。實施例1選取粒徑為5 μ m，純度不小于99. 9%的鉬粉A，存放不超過六個月；選取粒徑為 15 μ m的鉬粉B，純度大于99. 9%;選取100目 500目的電解銅粉，純度大于99. 9%，存放不超過六個月；先配制MoCu20梯度層的粉末，選鉬粉A與鉬粉B的比例為1 1，按照質量百分比將上述鉬粉與銅粉以80% 20%比例混合，在混料機內按鉬粉、銅粉總質量的2%添加無水乙醇，混制4小時；再配制MoCu40粉末，選取鉬粉B，按照質量百分比將上述鉬粉與銅粉以60% 40%的比例混合，在混料機內按鉬粉、銅粉總質量的2%添加無水乙醇，混制4小時；將混合均勻后的粉料進行逐層鋪入模具，先鋪MoCu40層粉，再鋪MoCu20層粉，最后進行單向模壓，壓強為200MPa，壓制時間為35秒；然后將壓制好的坯料放入坩堝中并加入紫銅塊(紫銅塊添加量為生坯質量的2倍)，并置于氣氛燒結爐中，在氫氣保護下以7°C / 分鐘的升溫速度從室溫升到850°C，并保溫35分鐘，再以17°C /分鐘的升溫速度將溫度升到1250°C，并保溫1小時，即制成MoCu20/MoCu40兩層鉬銅梯度材料；最后對燒結好的鉬銅梯度材料進行機加工。實施例2
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選取粒徑為5 μ m，純度不小于99. 9%的鉬粉A，存放不超過六個月；選取粒徑為 15 μ m的鉬粉B，純度不小于99. 9%;選取100目 500目的電解銅粉，純度大于99. 9%，存放不超過六個月；先配制MoCu20梯度層的粉末，選鉬粉A與鉬粉B的比例為2 1，按照質量百分比將上述鉬粉與銅粉以80% 20%比例混合，在混料機內按鉬粉、銅粉總質量的3%添加無水乙醇，混制6小時；再配制MoCu40粉末，選取鉬粉B，按照質量百分比將上述鉬粉與銅粉以60% 40%的比例混合，在混料機內按鉬粉、銅粉總質量的3%添加無水乙醇，混制6小時；將混合均勻后的粉料進行逐層鋪入模具，先鋪MoCu40層粉，再鋪MoCu20層粉，最后進行單向模壓，壓強300MPa，壓制時間為40秒；然后將壓制好的坯料放入坩堝中并加入紫銅塊(紫銅塊添加量為生坯質量的2倍)，并置于氣氛燒結爐中，在氫氣保護下以8°C / 分鐘的升溫速度從室溫升到900°C，并保溫40分鐘，再以18°C /分鐘的升溫速度將溫度升到1300°C，并保溫2小時，即制成MoCu20/MoCu40兩層鉬銅梯度材料；最后對燒結好的鉬銅梯度材料進行機加工。實施例3選取粒徑為5 μ m，純度大于99. 9%的鉬粉A，存放不超過六個月；純度不小于 99. 9%的鉬粉B ；選取100目的電解銅粉，純度大于99. 9%，存放不超過六個月；先配制MoCu20梯度層的粉末，選鉬粉A與鉬粉B的比例為3 1，按照質量百分比將上述鉬粉與銅粉以80% 20%比例混合，在混料機內按鉬粉、銅粉總質量的4%添加無水乙醇，混制7小時；再配制MoCu40粉末，選取鉬粉B，按照質量百分比將上述鉬粉與銅粉以60% 40%的比例混合，在混料機內按鉬粉、銅粉總質量的4%添加無水乙醇，混制7小時；將混合均勻后的粉料進行逐層鋪入模具，先鋪MoCu40層粉，再鋪MoCu20層粉，最后進行單向模壓，壓強400MPa，壓制時間為45秒；然后將壓制好的坯料放入坩堝中并加入紫銅塊(紫銅塊添加量為生坯質量的2倍)，并置于氣氛燒結爐中，在氫氣保護下以9°C / 分鐘的升溫速度從室溫升到950°C，并保溫45分鐘，再以19°C /分鐘的升溫速度將溫度升到1350°C，并保溫3小時，即制成MoCu20/MoCu40兩層鉬銅梯度材料；最后對燒結好的鉬銅梯度材料進行機加工。實施例4選取粒徑為5 μ m,純度大于99. 9%的鉬粉A，存放不超過六個月；粒徑為15 μ m的鉬粉B，純度大于99. 9% ；選取100目的電解銅粉，純度大于99.9%，存放不超過六個月；先配制MoCu20梯度層的粉末，選鉬粉A與鉬粉B的比例為4 1，按照質量百分比將上述鉬粉與銅粉以80% 20%比例混合，在混料機內按鉬粉、銅粉總質量的5%添加無水乙醇，混制8小時；再配制MoCu40粉末，選取鉬粉B，按照質量百分比將上述鉬粉與銅粉以60% 40%的比例混合，在混料機內按鉬粉、銅粉總質量的5%添加無水乙醇，混制8小時；將混合均勻后的粉料進行逐層鋪入模具，先鋪MoCu40層粉，再鋪MoCu20層粉，最后進行單向模壓，壓強500MPa，壓制時間為50秒；然后將壓制好的坯料放入坩堝中并加入紫銅塊(紫銅塊添加量為生坯質量的2倍)，并置于氣氛燒結爐中，在氫氣保護下以10°C /分鐘的升溫速度從室溫升到1000°c，并保溫50分鐘，再以20°C /分鐘的升溫速度將溫度升到1400°C，并保溫4小時，即制成MoCu20/MoCu40兩層鉬銅梯度材料；最后對燒結好的鉬銅梯度材料進行機加工。本發明所制備的鉬銅梯度材料與傳統方法制備的鉬銅梯度材料的性能對比見表1 所示。表1本發明所制備MoCu梯度材料和傳統方法制備的MoCu梯度材料的性能對比
權利要求
1.一種級配鉬粉結合熔滲制備MoCu梯度材料的方法，其特征在于，該方法按以下步驟進行步驟1 原料的選取選取銅粉和鉬粉，所述銅粉為100 500目，純度不小于99. 9%的電解銅粉，所述鉬粉由鉬粉A和鉬粉B組成，鉬粉A為粒徑為5 μ m,純度不小于99. 9 %的鉬粉，鉬粉B為粒徑為 15 μ m，純度不小于99. 9%的鉬粉； 步驟2 混粉將步驟1中選取的鉬粉A與鉬粉B按所需比例級配，配好的鉬粉與銅粉按照質量百分比80% 20%的比例放入混料機中進行混粉；將步驟1中選取的鉬粉B與銅粉按照質量百分比60% 40%的比例放入混料機中進行混粉；2次混粉過程中在混料機中均按鉬粉與銅粉總質量的2 5%添加無水乙醇，均在混料機中混合4 8小時； 步驟3 壓制依次將2份經步驟2混合均勻后的粉料按照Cu粉含量遞減的次序逐層鋪入模具中，進行單向模壓，壓強為200 500MPa，壓制時間為35 50秒； 步驟4 燒結將步驟3壓制好的坯料與紫銅塊一同放入坩堝內，并置于氣氛燒結爐中，在氫氣保護下以不大于10°C /分鐘的升溫速度從室溫升到850°C 1000°C，并保溫35 50分鐘，再以不大于20°C /分鐘的升溫速度將溫度升到1250°C 1400°C，并保溫1 4小時，即制成鉬銅梯度材料。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4中紫銅塊添加量為坯料質量的2倍。
全文摘要
本發明公開了一種級配鉬粉結合熔滲制備MoCu梯度材料的方法，先選取鉬粉和電解銅粉；將鉬粉A與鉬粉B按一定的比例級配，與銅粉進行混粉，混好的鉬粉與銅粉按照質量百分比80％∶20％進行混粉；將鉬粉B與銅粉按照質量百分比60％∶40％進行混粉，放入混料機中，2次混粉過程中均按粉料總質量的2～5％添加無水乙醇，在混料機中混合；依次將2份混合均勻后的粉料按Cu粉含量遞減的次序逐層鋪入模具中進行單向模壓，制好的坯料與紫銅塊一同放入坩堝內，并置于氣氛燒結爐中，在氫氣保護下2次升溫后即制成鉬銅梯度材料；最后進行機加工。解決了現有方法制備的鉬銅梯度復合材料雜質含量高及致密度低的問題。
文檔編號C22C27/04GK102424918SQ20111040280
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者張尼娜, 楊曉紅, 梁淑華, 武洲, 肖鵬 申請人:西安理工大學